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合格考复习6:遗传的分子基础
高一年级生物学
专题重要概念：遗传信息控制生物性状，并代代相传
核心问题：DNA 为什么能够作为遗传物质，控制性状， 并代代相传
第一部分：基础知识回顾
实验探索
DNA是主要 的遗传物质
结构特点
复制方式
控制性状
一、人类对遗传物质的探索过程
1.肺炎链球菌的活体转化实验
2.肺炎链球菌的离体转化实验 3.噬菌体侵染细菌的实验
科学方法
自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”
在对照实验中，控制自变量时，与常态比较，
人为增加某种影响因素的称为“加法原理”; 人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。
培养大肠杆菌 培养T 噬菌体 噬菌体---DNA(32P)
释放的子代噬菌体即 为32P标记的噬菌体
噬菌体侵染32P标 记的大肠杆菌
用含32P培养基 培养大肠杆菌
T2噬菌体的模式图 噬菌体正在侵染大肠杆菌
蛋白质
尾部
头部
DNA
思考：
1三个实验分别应用了什么科学方法
2如何获得同位素标记的噬菌体
3三个实验之间的逻辑关系
格里菲斯实验提出“转化因子”→艾弗里实验证明DNA 是转化因子，即遗传物质→赫尔希-蔡斯实验支持了DNA 是遗传物质的结论。
左上：威尔金斯右上：沃森 美国生物化学家鲍林
左下：富兰克林右下：克里克
科学探究是多个团 队交流合作、多学 科交叉，不断深入 的过程。
二 、DNA的结构
二、DNA 的结构
DNA分子双螺旋结构
双链反向平行，盘旋成双螺旋结构；
脱氧核糖和磷酸交替连接，排在外侧 构成基本骨架；碱基排在内侧；
DNA 分子上的碱基通过氢键连接成碱基 对 ：A=T、G=C。
双链反向平行
3
5
5
DNA 分子的特性
稳定性：两条多核苷酸链的主干是稳定不变的，两条链上 的碱基之间通过氢键互补配对，相互制约
多样性：DNA 分子的碱基对的数量和排列顺序不同
特异性：不同的DNA分子有其特定的碱基数量和排列顺序
基因：具有遗传效应的DNA (某些病毒是RNA) 片段
基因的表达即基因通过mRNA 指导蛋白质的合成。
三、比较DNA的复制、转录和翻译过程
染色体、DNA、基因的关系
成熟区
伸长区
分生区 根冠
根尖的结构
复制 转录
翻译
时间 细胞分裂间期 生长发育的整个过程
场所 主要在细胞核 主要在细胞核
核糖体
模板 DNA的2条链 DNA的一条链(模板链)
mRNA
原料 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸
20种氨基酸
其他 条件 解旋酶、DNA聚合 酶、能量 RNA聚合酶、能量
酶、ATP、 tRNA
产物 2个DNA(双链) 一条单链RNA
肽链
特点 边解旋边复制；半 保留复制 边解旋边转录；转录后 DNA双链恢复
翻译结束后 mRNA降解
DNA的复制、转录和翻译过程
演绎推理
亲代
轻带-
中带-
重带-
全重 全 中
2
1/2中 1/2轻
14N/14N
15N/14N
15N/15N
半 保 留 复 制
14N/14N
15N/14N
15N/15N
全 保 留 复 制
演绎推理
科学方法
假说-演绎法
提出假说：DNA 的半保留复制/全保留复制/弥散复制
演绎推理：如果……则……
实验验证
假说成立
DNA 如何保证复制的精确与高效性
精确：1.DNA双链为复制提供精确的模板，碱基互补
配对原则保证遗传信息的准确传递；
2.DNA 聚合酶的校对功能
高效：1.边解旋边复制
2.多起点复制
果蝇的巨大DNA分子含有
6.5×107个碱基对，其DNA
复制速率约为25℃下每分钟 2600个碱基对，若只有一个 复制起点要花约17.5天来复制 这条DNA分子。但早期果蝇 胚胎细胞核9-10min分裂一次， 这说明什么
为什么mRNA适于作DNA的信使
1核糖核苷酸排序储存遗传信息 2单链、短小，从核孔出去
tRNA 单链局部折叠，呈三叶草型，
一端携带氨基酸，另一端有三个相 邻的碱基构成反密码子，与mRNA
上的密码子互补配对；
tRNA 种类多，每种tRNA 只能识别
并转运一种氨基酸。
碱基配对
反密码子
结合氨基 酸的部位
3'
mRNA
核糖体
正在合成的肽链
一 个mRNA 分子上结合多个 核糖体，同时合成多条肽链
细胞如何高效、快速进行翻译
V 表 4 - 121种氨基酸的密码子表
第一个 碱基 第二个碱基
第三个
碱基
U C A G
U 苯丙氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 亮氨酸 丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸 酪氨酸 酪氨酸 终止 终止 半胱氨酸 半胱氨酸 终止、硒代半胱氨酸① 色氨酸
U
C
A
G
C 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 组氨酸 组氨酸 谷氨酰胺 谷氨酰胺 精氨酸 精氨酸 精氨酸 精氨酸
U
C
A
G
A 异亮氨酸 异亮氨酸 异亮氨酸 甲硫氨酸(起始) 苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸 天冬酰胺 天冬酰胺 赖氨酸 赖氨酸 丝氨酸 丝氨酸 精氨酸 精氨酸
U
C
A
G
G 缬氨酸 缬氨酸 缬氨酸 缬氨酸、甲硫 氨酸(起始②) 丙氨酸 丙氨酸 丙氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 天冬氨酸 谷氨酸 谷氨酸 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸
U
C
A
G
几乎所有的生物 共用一套密码子
遗传信息的传递—中心法则
复制 复制
转录 翻译
DNA RNA 蛋白质
逆转录
生命是物质、能量和信息的统一体
基因如何控制性状
基因→蛋白质→性状
1、控制酶的合成间接控制性状
2、通过控制蛋白质的结构直接控制性状
血红蛋白结构异常的根本原因
DNA
mRNA
氨基酸 蛋白质
缬氨酸 异常
谷氨酸
正常
DNA 为什么能够控制生物性状，
并代代相传
复 制 复制
翻译
RN
转录
逆转录
蛋白质
DNA
基因表达与性状的关系
基因→蛋白质→性状
大多数情况下，基因与性状不全是一对一的关系； “一因多效”、“多因一效”、“基因+环境”、 表观遗传等影响性状的表现。
第二部分：经典例题解析
1 . 若双链DNA 分子一条链A:T:C:G=1:2:3:4, 则另
一条链相应的碱基比是(2018年夏季会考)C
A.1:2:3:4 B.4:3:2:1
C.2:1:4:3 D.1:1:1:1
2.对DNA 分子复制的叙述中，错误的是 D
A.复制发生在细胞分裂的间期
B.边解旋边进行半保留复制
C.复制遵循碱基互补配对原则
D.复制过程不需要消耗能量
-DNA
RNA聚合酶
肽链
一核糖体
mRNA
3.下图展示了什么过程 两个过程的区别是什么
4.如果一个tRNA一端的三个碱基是CGA, 则其
转运的氨基酸是 A
A. 丙氨酸(GCU) B. 谷氨酸(GAG)
C. 精氨酸(CGA) D. 酪氨酸(UAC)
5.右图为真核细胞中遗传信息表达过程 示意图。字母A~D 表示化学物质，数字①、 ②表示过程。请回答问题(2018年夏季会 考):
(1)①所示过程以_DNA _ 分子的一条链 为模板，以四种 核糖核昔酸_作为原料 合成B, 催化此过程的酶是_RNA 聚合酶_。
(2)②所示过程由[C]tRNA 识 别B的 序列，并按B携带的信息控制合成具有一 定 _氨基酸序列的D。

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